(19)国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202111635371.3
(22)申请日 2021.12.29
(71)申请人 安徽中控仪表有限公司
地址 247200 安徽省池州市东至县大渡口
经济开发区
(72)发明人 魏方方
(74)专利代理机构 合肥中博知信知识产权代理
有限公司 34142
专利代理师 李金标
(51)Int.Cl.
E21B 47/047(2012.01)
E21B 47/06(2012.01)
E21B 47/14(2012.01)
E21B 47/26(2012.01)
(54)发明名称
方法
(57)摘要
本发明公开了一种油气井多功能动液面在
线检测装置及方法，属于油气井液面检测技术领
述的套管内部；控制柜，设置在油气井出口外部；
压力传感器，设置在所述的套管内部，用于检测
所述的套管内压力；电池阀，设置有两组，用于对
所述的套管内放气以及对外放气，发出次声波；
本发明采用专用的微音频传感器及先进的次声
脉冲的操作方式，对于有压井利用套管空气进行
测试；无压井改用声音发生装置产生声源，克服
了传统发声介质(诸如电动、电动氮气瓶)，
工艺结构复杂，成本较高，精确度低、使用寿命短
的问题。权利要求书1页 说明书3页 附图2页CN 114458298 A 2022.05.10
C N 114458298
A
1.一种油气井多功能动液面在线检测装置，其特征在于，包括：
套管，设置在油气井内；
油管，设置在所述的套管内部；
控制柜，设置在油气井出口外部；
压力传感器，设置在所述的套管内部，用于检测所述的套管内压力；
电池阀，设置有两组，用于对所述的套管内放气以及对外放气，发出次声波；
微音频传感器，设置在控制柜内部，通过气管与所述的套管连接，用于接收次声波回波；
智能控制器RTU，设置在控制柜内部，用于控制所述的压力传感器、电池阀和微音频传感器。
2.根据权利要求1所述的一种油气井多功能动液面在线检测装置，其特征在于，还包括PC监控客户端，所述的PC监控客户端通过无线装置连接智能控制器RTU。
3.根据权利要求1所述的一种油气井多功能动液面在线检测装置，其特征在于，还包括软件系统，所述的软件系统包括数据采集及存储子程序、数据处理及液位值计算子程序、系统初始化程序、触摸屏校正及FLASH存储程序、人机交互界面子程序和通用子程序。
4.根据权利要求1‑3任意一项所述的一种油气井多功能动液面在线检测装置对其液面进行检测的方法，其特征在于，所述的方法包括利用压力传感器获得套管内的压力，利用电池阀发出次生波源，利用微音频传感器获得次声波回波，将声信号转变为电信号，通过被测的次声波信号转化成电容量的变化，电容量的变化再通过检测电路转化成电路中电压信号的变化，利用微音器采集声信号，并通过将音频信号进行采集，通过智能控制器RTU进行计算，滤波处理，存储在FLASH上。
权 利 要 求 书1/1页CN 114458298 A
一种油气井多功能动液面在线检测装置及方法
技术领域
[0001]本发明属于油气井液面检测技术领域，具体涉及一种油气井多功能动液面在线检测装置及方法。
背景技术
[0002]精确测量井筒积液面是天然气井合理化排采的关键生产参数，气井动液面作为制定合理排采工艺制度的依据，对完善和改进气井生产开发方案有重要的指导作用。目前气井积液面监测方法多从油井动液面监测演变而来，由于气的采出机理和排采工艺具有其特殊性，故对气井积液面监测提出了高精度测量、能够适应套压变化及多层合采等复杂井况的要求。气井积液面监测方法常见应用几种：压力监测法、光纤监测法、功图计算法、声波监测法；现有的声波监测法：在气井井口安装测试仪器产生声波，声波沿套管环空向下传播，遇到油管接箍和液面发生反射，反射声波传至井口被井口测试仪接收，经过处理计算出声波的传播速度和反射时间，采取相应的算法得出动液面高度值，但其传统发声介质(诸如电动、电动氮气瓶)，工艺结构复杂，成本较高，精确度低、使用寿命短。
发明内容
[0003]本发明提供了一种油气井多功能动液面在线检测装置及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
[0004]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种油气井多功能动液面在线检测装置，包括：
[0005]套管，设置在油气井内；
[0006]油管，设置在所述的套管内部；
[0007]控制柜，设置在油气井出口外部；
[0008]压力传感器，设置在所述的套管内部，用于检测所述的套管内压力；
[0009]电池阀，设置有两组，用于对所述的套管内放气以及对外放气，发出次声波；[0010]微音频传感器，设置在控制柜内部，通过气管与所述的套管连接，用于接收次声波回波；
[0011]智能控制器RTU，设置在控制柜内部，用于控制所述的压力传感器、电池阀和微音频传感器。
[0012]在进一步的技术方案中，所述的检测装置还包括PC监控客户端，所述的PC监控客户端通过无线装置连接智能控制器RTU。
[0013]在进一步的技术方案中，所述的检测装置还包括软件系统，所述的软件系统包括数据采集及存储子程序、数据处理及液位值计算子程序、系统初始化程序、触摸屏校正及FLASH存储程序、人机交互界面子程序和通用子程序。
[0014]本发明还提供了一种油气井多功能动液面在线检测装置对其液面进行检测的方法，所述的方法包括利用压力传感器获得套管内的压力，利用电池阀发出次生波源，利用微
音频传感器获得次声波回波，将声信号转变为电信号，通过被测的次声波信号转化成电容量的变化，电容量的变化再通过检测电路转化成电路中电压信号的变化，利用微音器采集声信号，并通过将音频信号进行采集，通过智能控制器RTU进行计算，滤波处理，存储在FLASH上。
[0015]与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0016]1、本发明采用专用的微音频传感器及先进的次声波信号处理技术，取消了传统的击发声弹产生声脉冲的操作方式，对于有压井利用套管空气进行测试；无压井改用声音发生装置产生声源，克服了传统发声介质(诸如电动、电动氮气瓶)，工艺结构复杂，成本较高，精确度低、使用寿命短的问题。
[0017]2、本发明采用一体化结构设计，数据采集、存储、发声、通讯、计算在设备内全部完成，不需要箱体与连接器分开安装，按照设定的采集周期工作，RTU可智能地完成声波发声、液面数据采集、井口套压采集、数据存储、通讯连接等全部流程管理。数据采集完成后，上传到数据中心，液面数据按规定的格式存入数据库，通过客户端形式，可本地及远程访问中心数据库，完成对液面数据分析、发布、用户管理等功能。
附图说明
[0018]图1为本发明一种油气井多功能动液面在线检测装置的结构示意图。
[0019]图2为本发明回波液面的运算及程序框图。
[0020]图3为本发明的回波信号处理原理示意图。
[0021]图4为本发明的系统软件整体设计结构框图。
[0022]图中：1、液面；2、回音标；3、油管；4、压力传感器；5、控制柜；6、PC监控客户端；7、套管；8、接箍。
具体实施方式
[0023]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0024]请参阅图1‑4，本发明提供以下技术方案：
[0025]本发明提供了一种油气井多功能动液面在线检测装置，包括套管7、油管3、控制柜5和压力传感器4、电池阀、微音频传感器和智能控制器RTU；
[0026]其中，所述的套管7设置在油气井内，所述的油管3设置在套管7内部，所述的油管3外部沿上至下设置有接箍8，多组所述的接箍8之间夹设有回音标9，所述的油管3的底端伸入油气井的液面1以下。
[0027]所述的压力传感器4设置在套管7的内部，用于检测套管7内的压力变化。[0028]所述的控制柜5内部设置有电磁阀，所述的电池阀设置有两组，所述的电池阀通过气管与套管7连接，用于对所述的套管7内放气以及对外放气，发出次声波；所述的微音频传感器设置在控制柜5内部，通过气管与所述的套管7连接，用于接收次声波回波；所述智能控制器RTU设置在控制柜5内部，用于控制所述的压力传感器4、电池阀和微音频传感器。
[0029]本发明提供的自动监测一体化装置还包括软件系统，所述的软件系统包括数据采集及存储子程序、数据处理及液位值计算子程序、系统初始化程序、触摸屏校正及FLASH存储程序、人机交互界面子程序和通用子程序
[0030]本发明提供的自动监测一体化装置还可通过无线装置，将其PC监控客户端6与智能控制器RTU连接，可远程访问中心数据库，完成对液面数据分析、发布、用户管理等。[0031]本发明还提供了一种油气井多功能动液面在线检测装置对其液面进行检测的方法，所述的方法包括利用压力传感器获得套管内的压力，当套管压力大于0.3MPa时，打开对内和对外放气电磁阀，使套管内气体通过对内放气孔流经电磁阀再到对外放气孔形成一条气路，对外放气产生次声源，利用微音频传感器获得次声波回波，将声信
号转变为电信号，通过被测的次声波信号转化成电容量的变化，电容量的变化再通过检测电路转化成电路中电压信号的变化，利用谐振频率为6Hz的微音器采集声信号，并通过STM32F103片上12位AD 将音频信号分成4096份进行采集，连续采集20秒，通过智能控制器RTU进行计算，滤波处理，存储在FLASH上。
[0032]本发明对其回波信号设计原理：将接收到回波信号后通过硬件电路将回波信号放大，分别通向接箍通道和液面通道中的滤波电路过滤掉干扰信号和杂波信号，得到接箍通道的声波频率和液面波的声波频率，然后将获得的波形经过A/D转换器，将模拟信号转变成数字信号，最后通过数据记录仪记录所获得的信息。
[0033]本发明对其回波信号处理方法采用频谱分析法处理节箍波信号，将时域液面测试波形信号转换到频域，计算出次声波在油管中的传播速度，进而完成回波动液面值的测量。基于频谱分析法的傅立叶变换(DiscreteFourier Transform)是数字信号处理的核心算法，其实现了信号离散化，包括数字域和频域，便于通用计算机处理；
[0034]离散傅立叶变换公式：
[0035]其中，X为离散空域变量，u为离散频率表变量，N离散序
列采集点，F(u)傅里叶变换为F(x)的傅里叶谱或频率谱；e为指数项。
[0036]尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议